高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第一章 分子动理论3 分子运动速率分布规律精品随堂练习题

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【学习目标】
物理观念∶理解分子的统计规律、速率分布、气体压强。
科学思维∶通过比较不同温度下的分子速率分布图，以及气体压强的微观解释，体会它们的本质是分子热运动的相互作用的结果。
科学探究：模拟气体压强产生的机理实验，通过类比发现气体压强的作用的本质。
科学态度与责任∶使学生体验气体宏观性质、规律是由气体分子运动和相互作用的微观本质决定的，培养学生热爱科学的志趣。
【学习重难点】
重点：气体压强的产生机理。
难点：气体压强的微观解释。
【知识回顾】
分子在永不停息地做无规则热运动，请问剧烈程度与温度有怎样的关系?
2、单个分子和大量分子的运动方向和速率大小有什么特点？
【自主预习】
一 随机性与统计规律
1．随机性
(1)必然事件：在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫作必然事件。
(2)不可能事件：在一定条件下，若某事件不可能出现，这个事件叫作不可能事件。
(3)随机事件：若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫作随机事件。
2．统计规律
大量随机事件的整体往往会表现出一定的________性，这种规律就叫作统计规律。热现象与大量分子________的统计规律有关。
二 气体分子运动的特点
1．运动的自由性：气体分子间的距离大约是分子直径的________倍，因此分子间的作用力很弱，通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做匀速直线运动，气体充满________________空间。
2．运动的无序性：分子的运动________，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的分子数目________。
三 分子运动速率分布图像
1．一定温度下，分子的速率呈“________________”的分布。
2．温度________，速率大的分子比例越_____，分子的平均速率越_____，分子的热运动越剧烈。
四 气体压强的微观解释
1．气体压强的形成原因
气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击器壁的结果。对于单个分子来说，这种撞击是________的、________的，但是对于大量分子总的作用来说，就表现为________的和________的了。器壁单位面积上受到的________，就是气体的压强。
2．气体压强的决定因素
(1)若某容器中气体分子的平均速率越大，单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力就越_____。
(2)若容器中气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就______，平均作用力也会较大。
【课堂探究】
【新课导入】
伽尔顿板的上部规则地钉有铁钉，下部用竖直隔板隔成等宽的狭槽，从顶部入口投入一个小球时，小球落入某个狭槽是偶然的。如果投入大量的小球，就可以看到，最后落入各狭槽的小球数目是不相等的。靠近入口的狭槽内的小球数目多，远离入口的狭槽内小球的数目少。由此你能得到什么启发吗？
【新课教学】
气体分子运动的特点
问题1：液体变为气体后，体积要增大上千倍，据此估算气体分子间的距离约为多大？气体分子间作用力有什么特点？
问题2：大量分子的热运动服从统计规律，那么从统计学角度看，气体分子的热运动有些什么特点呢？
小试牛刀
【例题】(多选)对于气体分子的运动，下列说法正确的是( )
A．一定温度下某理想气体的分子的碰撞虽然十分频繁，但同一时刻，每个分子的速率都相等
B．一定温度下某理想气体的分子速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少
C．一定温度下某理想气体的分子做杂乱无章的运动，可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况
D．一定温度下的某理想气体，当温度升高时，其中某10个分子的平均速率可能减小
【例题】在一定温度下，某种气体的分子速率分布应该是( )
A．每个气体分子速率都相等
B．每个气体分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目很少
C．每个气体分子速率一般都不相等，但在不同速率范围内，分子数的分布是均匀的
D．每个气体分子速率一般不相等，速率很大和速率很小的分子数目很多
二、分子运动速率分布图像
仔细观察上面图片，回答下列问题。
问题1：分子的速率有大有小，用实验测定氧气分子在0 ℃和100 ℃两种不同温度下的速率分布情况，据此绘制了如图所示的图像，由该图分析，分子的运动速率分布有什么特点？
问题2：根据上图，分析温度的微观意义是什么？
小试牛刀
【例题】 某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中 f(v) 表示 v 处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则( )
A．TⅠ>TⅡ>TⅢ
B．TⅢ>TⅡ>TⅠ
C．TⅡ>TⅠ，TⅡ>TⅢ
D．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ
【例题】(多选)如图所示是氧气分子在不同温度下的速率分布规律图,横坐标表示分子速率v,纵坐标表示速率v对应的分子数百分率,图线1、2对应的温度分别为t1、t2,由图可知( )
A.温度t1低于温度t2
B.图线中的峰值对应的横坐标数值为氧气分子平均速率
C.温度升高,每一个氧气分子的速率都增大
D.温度升高,氧气分子中速率小于400 m/s的分子所占的比例减小
三、气体压强的微观解释
仔细观察图片，认真回答下列问题。
问题1：如图，下暴雨时，我们会感觉伞面受到很大的压力，这个压力是怎么产生的？

问题2：参照问题1，猜想气体压强产生的原因。
问题3：考虑一种简单情形，图中虚线圆所圈的气体分子正与容器壁发生弹性碰撞，作用时间为Δt，气体分子的质量为m，与器壁碰撞前的速度大小为v，则该分子对容器壁的撞击力是多大？
问题4：设单位体积中的气体分子数为n(分子的数密度)，根据统计规律作简化分析，有eq \f(1,6)的气体分子以平均速率v向右撞击器壁。试分析气体压强p与n和v的关系。
小试牛刀
【例题】下面关于气体压强的说法正确的是（ ）
A．气体对器壁产生的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的
B．气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力
C．从微观角度看，气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子密集程度有关
D．从宏观角度看，气体压强的大小只跟气体的温度有关
【例题】封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时（ ）
A.气体的密度增大
B. 气体的压强增大
C.气体分子的平均动能减小
D.气体分子每秒撞击单位面积器壁的数目增多
【自我测评】
1．判断下列说法的正误．
(1)对于随机事件，个别事件的出现具有偶然性，但大量事件出现的机率遵从一定的规律。( )
(2)某种气体的分子可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况。( )
(3)单独来看，各个分子的运动是无规则的，具有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动都有一定的规律。( )
(4)气体分子的不断碰撞致使它做杂乱无章的运动，且沿各方向运动的机会均等。( )
(5)气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得。( )
2.夏天烈日下的轮胎比较容易爆胎，如何从分子动理论的角度解释呢？
3．（多选）氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下各速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是( )
A．图中两条曲线下面积相等
B．随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大
C．图中实线对应氧气分子在100 ℃时的情形
D．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子
4．下列关于气体压强的说法正确的是( )
A．大气压强与封闭气体的压强产生原因完全相同
B．容器内的大量气体分子对器壁的碰撞满足统计规律，机会均等，故器壁各部分气体压强相等
C．等温压缩过程中，气体压强增大是因为单个气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大
D．一定质量的理想气体，只要体积减小，单位体积内气体的分子数就增多，气体分子对器壁的碰撞就更加频繁，压强就增大
5．对一定质量的气体，若用N表示单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数，则( )
A．当体积减小时，N必定增加
B．当温度升高时，N必定增加
C．当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化
D．当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变
6.在相同的外界环境中,两个相同的集气瓶中分别密闭着质量相同的氢气和氧气。若在相同温度、压强下气体的摩尔体积都相同,则下列说法正确的是 ( )
A.氢气的密度较大
B.氧气的密度较大
C.氢气的压强较大
D.两气体压强相等
【学后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？